JP2023536098A - Process for removing fluoroorganic compounds from aqueous media - Google Patents
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Abstract
本開示は、少なくとも1つのプロトン性溶媒を含む溶液からフルオロ有機酸性化合物を除去するためのプロセスであって、下記の工程:15個未満の炭素原子を含む少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物及びプロトン性溶媒を含む溶液であって、4のpHを有する、溶液と、少なくとも1つのトリアルキルアミン及び有機溶媒を含む抽出組成物と、の混合物を形成する工程、フルオロ有機酸性化合物をトリアルキルアミンと反応させて、フルオロ有機酸性化合物のアニオン及びトリアルキルアミンのカチオンを含む疎水性イオン性化合物を形成する工程、混合物を、第1の相であって、プロトン性溶媒と、最大50重量%の、最初の溶液中に存在したフルオロ有機酸性化合物と、を含む第1の相と、第2の相であって、有機溶媒と、疎水性イオン性化合物とを含む第2の相とに分離する工程、第1の相から第2の相を除去する工程、及び前述の工程を少なくとも2回繰り返す工程であって、最後の工程で得られた第1の相が、最初の溶液として使用される工程、を含む、プロセスを提供する。The present disclosure provides a process for removing a fluoroorganic acidic compound from a solution comprising at least one protic solvent, comprising: at least one fluoroorganic acidic compound containing less than 15 carbon atoms and a protic solvent. forming a mixture of a solution containing a solvent and an extraction composition containing at least one trialkylamine and an organic solvent, the solution having a pH of 4; reacting a fluoroorganic acidic compound with the trialkylamine; forming a hydrophobic ionic compound comprising an anion of a fluoroorganic acidic compound and a cation of a trialkylamine; A step of separating into a first phase comprising a fluoroorganic acidic compound present in a solution of the organic solvent and a second phase comprising an organic solvent and a hydrophobic ionic compound; removing the second phase from the first phase and repeating the aforementioned steps at least twice, the first phase obtained in the last step being used as the initial solution; Provide processes, including:
Description
本開示は、有機溶媒中のアルキルアミンによる抽出によって水性媒体からフルオロ有機化合物を除去するための連続多段に関する。 The present disclosure relates to a sequential multistage process for removing fluoroorganic compounds from aqueous media by extraction with alkylamines in organic solvents.
フッ素化組成物は、防水材料、電気及び油/油脂火災用消火フォーム、半導体エッチング、及び潤滑剤用のフルオロケミカル;並びにホース、ガスケット、シール、コーティング、及びフィルム用のフルオロポリマーを含む多種多様な用途に使用されてきた。フッ素化組成物がこのように広く使用されている理由としては、化学的不活性、低摩擦係数、低分極率(すなわち、親フッ素性)、及び高温安定性を含む、それらの好ましい物理的特性が挙げられる。 Fluorinated compositions are used in a wide variety of applications including waterproofing materials, electrical and oil/oil fire extinguishing foams, semiconductor etching, and fluorochemicals for lubricants; and fluoropolymers for hoses, gaskets, seals, coatings, and films. has been used for its purposes. The reasons for such widespread use of fluorinated compositions include their favorable physical properties, including chemical inertness, low coefficient of friction, low polarizability (i.e., fluorophilicity), and high temperature stability. is mentioned.
フッ素化組成物の製造後、例えば、出発物質及び反応副生成物を含むフッ素化化合物は、製造によって生成される廃棄流から除去され得る。フッ素化化合物の除去は、高価な出発物質を回収するため、及び/又は環境へのフッ素化化合物の望ましくない放出を回避するためであり得る。 After manufacture of the fluorinated composition, the fluorinated compound, including, for example, starting materials and reaction by-products, may be removed from the waste stream produced by manufacture. Removal of the fluorinated compound may be to recover expensive starting materials and/or to avoid unwanted release of the fluorinated compound into the environment.
フッ素化化合物を除去又は回収するプロセスとしては、イオン交換、限外濾過、蒸留、液液抽出、逆浸透、並びに粘土、炭素及び他の媒体への吸着が挙げられる。このようなプロセスは、米国特許出願公開第2006/0205828号(Maurerら)、同第2007/0025902号(Hintzerら)、及び同第2010/0084343号(Maderら)、並びに米国特許第3,882,153号(Sekiら)、同第4,369,266号(Kuhlsら)、同第6,642,415号(Fuhrerら)、同第7,279,522号(Dadalasら)、及び同第5,603,812号(Hommeltoft)に記載されている。これらのプロセスは、低い効率、高い投資コスト、又は増大した環境負荷などの様々な程度の欠陥を伴い得ることが知られている。別のより最近の努力は、アルキルアンモニウム化合物を用いて水性媒体からフルオロ有機酸を除去することを含んでいた。しかしながら、フルオロ有機化合物を除去するための効率的で環境に優しい方法を提供することは、特に大規模又は工業的運転のために、当該技術分野において依然として望まれている。 Processes for removing or recovering fluorinated compounds include ion exchange, ultrafiltration, distillation, liquid-liquid extraction, reverse osmosis, and adsorption onto clay, carbon, and other media. Such processes are disclosed in U.S. Patent Application Publication Nos. 2006/0205828 (Maurer et al.), 2007/0025902 (Hintzer et al.), and 2010/0084343 (Mader et al.), and U.S. Patent No. 3,882. 153 (Seki et al.), 4,369,266 (Kuhls et al.), 6,642,415 (Fuhrer et al.), 7,279,522 (Dadalas et al.), and 5,603,812 (Hommeltoft). It is known that these processes can be associated with varying degrees of deficiencies such as low efficiency, high investment costs, or increased environmental load. Another more recent effort involved the removal of fluoroorganic acids from aqueous media using alkylammonium compounds. However, it remains desirable in the art to provide efficient and environmentally friendly methods for removing fluoro-organic compounds, especially for large-scale or industrial operations.
本開示は、少なくとも1つのプロトン性溶媒を含む溶液からフルオロ有機酸性化合物を除去するためのプロセスであって、下記の工程:
(i)
a.15個未満の炭素原子を含む少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物及び少なくとも1つのプロトン性溶媒を含む溶液であって、最大4のpH値を有する、溶液と、
b.少なくとも1つのトリアルキルアミン及び少なくとも1つの有機溶媒を含む抽出組成物と、の混合物を形成する工程、
(ii)フルオロ有機酸性化合物をトリアルキルアミンと反応させて、フルオロ有機酸性化合物のアニオン及びトリアルキルアミンのカチオンを含む疎水性イオン性化合物を形成する工程、
(iii)混合物を、第1の相であって、少なくとも1つのプロトン性溶媒と、総量の50重量%以下の、工程(i)で溶液中に最初に存在した少なくとも1つのフルオロ有機化合物と、を含む第1の相と、第2の相であって、少なくとも1つの有機溶媒と、疎水性イオン性化合物とを含む第2の相とに分離する工程、
(iv)第2の相を第1の相から除去する工程、及び
(v)工程(i)~(iv)を少なくとも2回繰り返す工程であって、工程(iv)で得られた第1の相が、工程(i)における溶液として使用される工程と、を含む、プロセスを提供する。
The present disclosure provides a process for removing fluoroorganic acidic compounds from a solution comprising at least one protic solvent, comprising the steps of:
(i)
a. a solution comprising at least one fluoroorganic acidic compound containing less than 15 carbon atoms and at least one protic solvent, the solution having a pH value of up to 4;
b. forming a mixture with an extraction composition comprising at least one trialkylamine and at least one organic solvent;
(ii) reacting a fluoroorganic acid compound with a trialkylamine to form a hydrophobic ionic compound comprising an anion of the fluoroorganic acid compound and a cation of the trialkylamine;
(iii) forming a mixture, in a first phase, of at least one protic solvent and up to 50% by weight of the total amount of at least one fluoroorganic compound originally present in solution in step (i); and a second phase, the second phase comprising at least one organic solvent and a hydrophobic ionic compound;
(iv) removing the second phase from the first phase; and (v) repeating steps (i)-(iv) at least twice, wherein the first the phase is used as a solution in step (i).
本開示のいずれかの実施形態を詳細に説明するのに先立ち、本開示はその用途において以下の説明に示される構造の詳細及び構成要素の配置に限定されるものではないということが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実践又は実施することが可能である。本明細書で使用するとき、用語「a」、「an」及び「the」は、互換可能なものとして使用され、1つ以上を意味し、「及び/又は」は、一方又は両方の記述された事例が起こる場合があることを示すために使用され、例えば、A及び/又はBは、(A及びB)と(A又はB)とを含む。更に本明細書では、端点による範囲の記載は、この範囲内に包含される全ての数を含む(例えば、1~10は、1.4、1.9、2.33、5.75、9.98などを含む)。更に本明細書では、「少なくとも1」の記載は、1以上の全ての数(例えば、少なくとも2、少なくとも4、少なくとも6、少なくとも8、少なくとも10、少なくとも25、少なくとも50、少なくとも100など)を含む。また、本明細書において使用される語法及び専門用語は説明を目的としたものであり、限定するものとみなしてはならないことを理解されたい。限定的であることが意図される「からなる(consisting)」の使用とは異なり、「含む(including)」、「含有する(containing)」、「含む(comprising)」、又は「有する(having)」、及びそれらの変化形の使用は、限定的でないものと意図され、これらの後に列記される項目並びに追加項目を包含することを意図するものである。しかしながら、本明細書における「含む(comprising)」の使用は、「からなる(consisting of)」という用語も包含し、すなわち、「のみからなる(consisting only of)」という意味での「からなる(consisting of)」の使用は、本開示自体において除外されないことに留意されたい。 Before describing any embodiments of the present disclosure in detail, it is to be understood that the present disclosure is not limited in its application to the details of construction and arrangement of components set forth in the following description. should. The invention is capable of other embodiments and of being practiced or of being carried out in various ways. As used herein, the terms “a,” “an,” and “the” are used interchangeably and mean one or more, and “and/or” describes one or both A and/or B is used to indicate that some instances may occur, eg, A and/or B includes (A and B) and (A or B). Further herein, the recitation of ranges by endpoints includes all numbers subsumed within that range (eg, 1 to 10, 1.4, 1.9, 2.33, 5.75, 9 .98, etc.). Further herein, reference to "at least 1" includes all numbers greater than or equal to 1 (eg, at least 2, at least 4, at least 6, at least 8, at least 10, at least 25, at least 50, at least 100, etc.) . Also, it is to be understood that the phraseology and terminology used herein is for the purpose of description and should not be regarded as limiting. Unlike the use of "consisting," which is intended to be restrictive, "including," "containing," "comprising," or "having." , and variations thereof are intended to be non-limiting and are intended to encompass the items listed after them as well as any additional items. However, the use of "comprising" herein also encompasses the term "consisting of", i.e. "consisting of" in the sense of "consisting only of" Note that the use of "consisting of" is not excluded from this disclosure itself.
組成物の成分の量は、別途明記しない限り、重量%(又は「%wt」若しくは「wt-%」)によって示され得る。全成分の量は、別途明記しない限り、100重量%となる。成分の量がモル%によって特定される場合、全成分の量は、別途明記しない限り、100モル%となる。 Amounts of components of the composition may be indicated by weight percent (or “%wt” or “wt-%”) unless otherwise specified. All component amounts are 100% by weight unless otherwise specified. When component amounts are specified by mol %, all component amounts are 100 mol % unless otherwise specified.
明示的に示されない限り、全ての好ましい範囲及び実施形態は、自由に組み合わされてもよい。 All preferred ranges and embodiments may be freely combined unless explicitly indicated.
本明細書に記載されるパラメータは、実験の項において詳細に記載されるように決定され得る。 The parameters described herein can be determined as detailed in the experimental section.
本開示は、少なくとも1つのプロトン性溶媒を含む溶液からフルオロ有機酸性化合物を除去するためのプロセスであって、下記の工程:
(i)
a.15個未満の炭素原子を含む少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物及び少なくとも1つのプロトン性溶媒を含む溶液であって、最大4のpH値を有する、溶液と、
b.少なくとも1つのトリアルキルアミン及び少なくとも1つの有機溶媒を含む抽出組成物と、の混合物を形成する工程、
(ii)フルオロ有機酸性化合物をトリアルキルアミンと反応させて、フルオロ有機酸性化合物のアニオン及びトリアルキルアミンのカチオンを含む疎水性イオン性化合物を形成する工程、
(iii)混合物を、第1の相であって、少なくとも1つのプロトン性溶媒と、総量の50重量%以下の、工程(i)で溶液中に最初に存在した少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物と、を含む第1の相と、第2の相であって、少なくとも1つの有機溶媒と、疎水性イオン性化合物とを含む第2の相とに分離する工程、
(iv)第2の相を第1の相から除去する工程、及び
(v)工程(i)~(iv)を少なくとも2回繰り返す工程であって、工程(iv)で得られた第1の相が、工程(i)における溶液として使用される工程、を含む、プロセスを提供する。
The present disclosure provides a process for removing fluoroorganic acidic compounds from a solution comprising at least one protic solvent, comprising the steps of:
(i)
a. a solution comprising at least one fluoroorganic acidic compound containing less than 15 carbon atoms and at least one protic solvent, the solution having a pH value of up to 4;
b. forming a mixture with an extraction composition comprising at least one trialkylamine and at least one organic solvent;
(ii) reacting a fluoroorganic acid compound with a trialkylamine to form a hydrophobic ionic compound comprising an anion of the fluoroorganic acid compound and a cation of the trialkylamine;
(iii) forming a mixture, in a first phase, of at least one protic solvent and up to 50% by weight of the total amount of at least one fluoroorganic acidic compound initially present in solution in step (i); and a second phase, the second phase comprising at least one organic solvent and a hydrophobic ionic compound;
(iv) removing the second phase from the first phase; and (v) repeating steps (i)-(iv) at least twice, wherein the first phase is used as a solution in step (i).
本開示によるこのプロセスでは、プロトン性溶媒中の溶液からのフルオロ有機酸性化合物の効率的な除去が実現可能になる。本開示によるプロセスは、大規模で又は連続的な多段階プロセスにおいて、アルコール性及び/又は水性溶媒若しくは溶媒混合物からフッ素化酸性化合物を除去するのに特に有利である。これは、大規模な工業生産中又は実験室現場で必要に応じて大量の汚水を処理するのに非常に有利である。これに関して、フルオロ有機酸性化合物は、少なくとも1つのトリアルキルアミンと反応して、フルオロ有機酸性アニオン及びトリアルキルアンモニウムを含む疎水性イオン性化合物を形成すると考えられる。次いで、この疎水性イオン性化合物は、第1の溶液のプロトン性溶媒から第2の溶液の有機溶媒に容易に移動する。したがって、第1の(プロトン性)相を(有機)第2の相から分離するとき、溶液a中に最初に存在したフルオロ有機酸性化合物の主要部分の効果的な除去が、本開示によるプロセスによって達成される。これは、少なくとも1つのトリアルキルアミン及び少なくとも1つの有機溶媒を含む抽出組成物bが、抽出のために使用されることを意味する。 The process according to the present disclosure makes efficient removal of fluoroorganic acidic compounds from solutions in protic solvents feasible. The process according to the present disclosure is particularly advantageous for removing fluorinated acidic compounds from alcoholic and/or aqueous solvents or solvent mixtures in large scale or continuous multi-step processes. This is very advantageous for treating large volumes of sewage as required during large-scale industrial production or at laboratory sites. In this regard, the fluoroorganic acid compound is believed to react with at least one trialkylamine to form a hydrophobic ionic compound comprising the fluoroorganic acid anion and the trialkylammonium. This hydrophobic ionic compound then readily migrates from the protic solvent of the first solution to the organic solvent of the second solution. Thus, when the first (protic) phase is separated from the (organic) second phase, the effective removal of the major portion of the fluoroorganic acidic compounds originally present in solution a is achieved by the process according to the present disclosure. achieved. This means that an extraction composition b comprising at least one trialkylamine and at least one organic solvent is used for the extraction.
したがって、本開示によるプロセスの工程(i)では、溶液aと抽出組成物bとの混合物が形成される。混合物を形成する工程は、溶液a及び抽出組成物bを提供することと、a及びbの両方を互いに接触させることと、を含み、2つの液体成分の混合物を形成するために、混合すること、撹拌すること、かき混ぜること、又は当業者に周知の他の工程を更に含んでもよい。 Thus, in step (i) of the process according to the present disclosure, a mixture of solution a and extraction composition b is formed. The step of forming the mixture comprises providing a solution a and an extraction composition b, contacting both a and b with each other, and mixing to form a mixture of the two liquid components. , stirring, agitating, or other steps known to those skilled in the art.
工程(ii)において、トリアルキルアミンとフルオロ有機酸性化合物との間で反応が起こり、疎水性イオン性化合物が形成される。この点に関して、「反応させること(reacting)」は、「反応を可能にすること(allowing to react)」を含み、これは、両方の成分が接触すると、反応が自動的に起こる場合を意味する。 In step (ii) a reaction takes place between the trialkylamine and the fluoroorganic acid compound to form a hydrophobic ionic compound. In this regard, "reacting" includes "allowing to react", which means when the reaction occurs automatically upon contact of both components. .
更に、本開示によるプロセスの工程(iii)では、混合物は、少なくとも1つのプロトン性溶媒、及び総量の50重量%以下の、工程(i)で溶液a中に最初に存在したフルオロ有機酸性化合物を含む第1の相に分離される。好ましくは、フルオロ有機酸性化合物は、初期濃度と比較して、第1の抽出段において少なくとも20%だけ低減される。工程(ii)で形成されるイオン性化合物の疎水性、及び少なくとも1つのプロトン性溶媒と、少なくとも1つの有機溶媒との概して望ましいある特定の非混和性を考慮すると、本明細書に記載の混合が一旦停止されると、本明細書に記載の2つの相における混合物の分離が容易に起こり得る。これは、本明細書に記載される混合物を別の容器又は区画に移すことを含み得る。概ね、当該技術分野において既知であるように、本明細書に記載される2つの相への相分離は、肉眼で検査した場合であっても既に視認可能であり得る。しかしながら、相分離の判定及び確認が、当該技術分野において十分に確立された手段によって更に実施されてもよい。好ましくは、本明細書に記載される少なくとも1つのフルオロ有機化合物の総量の一部は、工程(i)において第1の溶液中に最初に存在したフルオロ有機酸性化合物の総量の少なくとも60重量%、好ましくは少なくとも65重量%、より好ましくは少なくとも70重量%である。本明細書に記載される主要部分は、工程(i)における第1の溶液中に最初に存在したフルオロ有機酸性化合物の総量に基づいて、少なくとも80重量%、又は更には少なくとも90重量%など、更により多くてもよい。 Further, in step (iii) of the process according to the present disclosure, the mixture comprises at least one protic solvent and up to 50% by weight of the total amount of the fluoroorganic acidic compound initially present in solution a in step (i). separated into a first phase containing Preferably, the fluoroorganic acidic compound is reduced by at least 20% in the first extraction stage compared to the initial concentration. Given the hydrophobicity of the ionic compound formed in step (ii) and the generally desirable certain immiscibility of the at least one protic solvent with the at least one organic solvent, the mixing described herein Separation of the mixture in two phases as described herein can readily occur once is stopped. This may involve transferring the mixture described herein to another container or compartment. Generally, as is known in the art, the phase separation into two phases described herein may already be visible, even when examined with the naked eye. However, determination and confirmation of phase separation may also be performed by means well established in the art. Preferably, a portion of the total amount of at least one fluoroorganic compound described herein is at least 60% by weight of the total amount of fluoroorganic acidic compounds initially present in the first solution in step (i); Preferably at least 65 wt%, more preferably at least 70 wt%. A major portion as described herein, based on the total amount of fluoroorganic acidic compound initially present in the first solution in step (i), such as at least 80% by weight, or even at least 90% by weight, It can be even more.
次いで、工程(iv)における第1の相からの第2の相の除去は、当業者に既知である任意の一般的な手段によって実施され得る。好ましくは、連続的及び/又は大規模運転に好適である手段及び方法が選択される。工程(i)~(iv)は、少なくとも2回繰り返され、工程(iv)で得られた第1の相は、工程(i)における溶液aとして再び使用される。これに関して、プロセスは、工程(iv)で得られた第1の相から本質的になる第1の溶液を用いて再び実施することができる。第1の相を、第1の溶液aの別の新鮮な部分に添加することも可能である。これは、本明細書に記載されるプロセスを連続的な大規模運転モードで実施する場合であり得る。したがって、フルオロ有機酸性化合物のより完全な除去が達成され得る。 Removal of the second phase from the first phase in step (iv) can then be carried out by any common means known to those skilled in the art. Preferably, means and methods are chosen which are suitable for continuous and/or large scale operation. Steps (i)-(iv) are repeated at least twice and the first phase obtained in step (iv) is used again as solution a in step (i). In this regard, the process can be carried out again with a first solution consisting essentially of the first phase obtained in step (iv). It is also possible to add the first phase to another fresh portion of the first solution a. This may be the case when performing the processes described herein in a continuous large-scale mode of operation. Therefore, more complete removal of fluoroorganic acidic compounds can be achieved.
フルオロ有機化合物を含む廃水は、多くの場合、化学工業における製造中に連続的に生成されるために、これらの副生成物含有廃水からこれらの化合物を連続的に、バッチ式ではなく浄化することが非常に望ましい。また、本開示によるプロセスは、連続モード運転に非常に好適である。したがって、本明細書に記載されるプロセスは、連続モードで実施されることが好ましい。好ましくは、これは、工程(i)における少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物(a)及び/又は抽出組成物(b)を含む溶液の連続供給、工程(ii)におけるフルオロ有機酸性化合物間の連続反応、工程(iii)における連続分離、並びに/又は工程(iv)における第1の相からの第2の相の連続除去が存在することを意味する。そのような運転の連続モードはまた、好ましくは、本明細書に記載されるプロセス工程の各々が、前の生成工程の生成物が例えばそれぞれの配管によって移送される、異なる容器及び/又は区画で実施されることを意味する。本明細書に記載されるプロセスが連続モードで実施され、多段階連続プロセスにおいて第2の相が第1の相を連続的に抽出するという点でも好ましい。 Since wastewaters containing fluoro-organic compounds are often produced continuously during production in the chemical industry, the purification of these compounds from these by-product-containing wastewaters continuously, rather than batchwise. is highly desirable. Also, the process according to the present disclosure is well suited for continuous mode operation. Therefore, the processes described herein are preferably carried out in continuous mode. Preferably, this comprises continuous feeding of a solution comprising at least one fluoroorganic acidic compound (a) and/or extraction composition (b) in step (i), continuous reaction between the fluoroorganic acidic compounds in step (ii) , continuous separation in step (iii) and/or continuous removal of the second phase from the first phase in step (iv). Such a continuous mode of operation also preferably includes each of the process steps described herein in different vessels and/or compartments to which the product of the previous production step is transferred, e.g., by respective piping. means to be implemented. It is also preferred in that the process described herein is carried out in continuous mode, wherein the second phase continuously extracts the first phase in a multistage continuous process.
「プロトン性溶媒」という用語は、当該技術分野において一般的に使用される意味を有し、溶媒の分子がどちらであっても少なくとも1つのプロトンを他の分子に供与することができる、溶媒を表す。プロトン性溶媒は、概ね当業者に既知であり、プロセスの差し当たりの必要性及びフルオロ有機酸性化合物の溶解度のいずれかに従って選択され得る。しかしながら、プロトン性溶媒が既に廃水の一部であるか、又は更に廃水の主要部分を構成し、したがって選択することができないということも起こり得る。好ましくは、少なくとも1つの第1のプロトン性溶媒は、水、少なくとも1つのアルコール、少なくとも1つの酸、並びにそれらの任意の組み合わせ及び混合物から選択される。これは、本開示によるプロセスの工程(iii)における第1の相と第2の相との間の良好な相分離を得ることができるという利点を有し、これは概して、後続の工程(iv)における第1の相からの第2の相の良好な除去及び/又は工程(iii)を完了するのにかかる時間にとって非常に望ましい。これに関して、少なくとも1つのアルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、並びにそれらの任意の組み合わせ及び混合物から選択されることが好ましい。酸は、ギ酸及び酢酸などの有機酸から、並びにHF、H3PO4、H2SO4、HCl、又はHNO3などの無機酸から選択することができる。これに関して、水中のこれらの酸の溶液又は希釈物は、好ましくは、本明細書に記載されるプロセスにおいて使用される。そのような酸含有相の含水量は、例えば、第1の相の総重量に基づいて、99.9重量%未満、99重量%未満、又は更に98重量%未満であり得る。一方、アルコールの含有量は、第1の相の総重量に基づいて、最大99重量%、最大95重量%、又は最大90重量%であり得る。含水量は非常に低くてもよく、例えば、第1の相の総重量に基づいて70%より低くても、又は60%より低くても、又は更に25重量%より低くてもよい。したがって、本開示による方法を用いて、高濃度の酸からフッ素化酸を抽出することが可能である。第1の相のpH値は、最大3.5、好ましくは最大3、より好ましくは最大2であり得る。 The term "protic solvent" has its commonly used meaning in the art and refers to any solvent molecule capable of donating at least one proton to another molecule. represent. Protic solvents are generally known to those skilled in the art and may be selected either according to the immediate needs of the process and the solubility of the fluoroorganic acidic compound. However, it is also possible that the protic solvent is already part of the wastewater or even constitutes the main part of the wastewater and is therefore not an option. Preferably, the at least one first protic solvent is selected from water, at least one alcohol, at least one acid, and any combinations and mixtures thereof. This has the advantage that a good phase separation between the first and second phases in step (iii) of the process according to the present disclosure can be obtained, which generally follows in step (iv ) and/or the time it takes to complete step (iii) is highly desirable. In this regard, the at least one alcohol is preferably selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol and any combinations and mixtures thereof. The acid can be selected from organic acids such as formic acid and acetic acid, and from inorganic acids such as HF, H3PO4 , H2SO4 , HCl, or HNO3 . In this regard, solutions or dilutions of these acids in water are preferably used in the processes described herein. The water content of such acid-containing phases can be, for example, less than 99.9 wt%, less than 99 wt%, or even less than 98 wt%, based on the total weight of the first phase. On the other hand, the alcohol content can be up to 99%, up to 95%, or up to 90% by weight, based on the total weight of the first phase. The water content may be very low, for example lower than 70%, or lower than 60%, or even lower than 25% by weight based on the total weight of the first phase. Therefore, it is possible to extract fluorinated acids from highly concentrated acids using the method according to the present disclosure. The pH value of the first phase may be up to 3.5, preferably up to 3, more preferably up to 2.
少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物は、脂肪族直鎖状、分枝鎖状又は環状フッ素化酸性化合物から選択することができる。これに関して、フッ素化酸は、少なくとも2個の炭素原子、好ましくは少なくとも3個の炭素原子、例えば、少なくとも5個の炭素原子の炭素主鎖を含むフッ素化酸から選択されてもよく、炭素主鎖は、任意選択で少なくとも1個の酸素原子を含有する。フッ素化酸は、25個以下の炭素原子、好ましくは20個以下の炭素原子、より好ましくは15個以下の炭素原子の炭素主鎖を含むフッ素化酸から選択されてもよい。フッ素化酸は、2~15個の炭素原子、好ましくは3~14個の炭素原子、より好ましくは2~10個の炭素原子の炭素主鎖を含むフッ素化酸から選択されることが特に好ましい。少なくとも1つのフッ素化酸性化合物は、少なくとも1つのカルボン酸部分、少なくとも1つのスルホン酸部分、少なくとも1つのサルフェート部分、及び/又は少なくとも1つのアルコール部分を含んでもよい。当業者に既知であるように、フッ素化アルコールは酸性であり、本明細書で使用されるフッ素化酸性化合物の定義に該当し、したがって、本開示によるプロセスによって有利に除去することができる。フッ素化酸は、カルボン酸(Rf-COOH)、スルホン酸(Rf-SO3H)、サルフェートRf-CH2-O-SO3 -)、又はアルコール(Rf-CH2OH)、ジカルボン酸(HOOC-Rf-COOH)、二硫酸(HO3S-Rf-SO3H)を含む。 The at least one fluoroorganic acidic compound can be selected from aliphatic linear, branched or cyclic fluorinated acidic compounds. In this regard, the fluorinated acid may be selected from fluorinated acids comprising a carbon backbone of at least 2 carbon atoms, preferably of at least 3 carbon atoms, for example of at least 5 carbon atoms; The chain optionally contains at least one oxygen atom. The fluorinated acid may be selected from those containing a carbon backbone of 25 carbon atoms or less, preferably 20 carbon atoms or less, more preferably 15 carbon atoms or less. It is particularly preferred that the fluorinated acid is selected from those containing a carbon backbone of 2 to 15 carbon atoms, preferably 3 to 14 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms. . The at least one fluorinated acidic compound may comprise at least one carboxylic acid moiety, at least one sulfonic acid moiety, at least one sulfate moiety, and/or at least one alcohol moiety. As known to those skilled in the art, fluorinated alcohols are acidic and fall within the definition of fluorinated acidic compounds used herein, and thus can be advantageously removed by processes according to the present disclosure. Fluorinated acids are carboxylic acids (R f —COOH), sulfonic acids (R f —SO 3 H), sulfates R f —CH 2 —O—SO 3 − ), or alcohols (R f —CH 2 OH), Including dicarboxylic acid (HOOC--R f --COOH), disulfuric acid (HO 3 S--R f --SO 3 H).
酸/アルコールは、全フッ素化され得るか、又は部分的にフッ素化され得る。例は、例えば、CF3COOH、CF2HCOOH、C2F5COOH、C2F4H-COOH、C4F9-COOH、C7F15COOH、CF3-O-(CF2)3-O-CF2COOH、
フッ素化酸は、分子内に1~4個の水素及び/又は塩素を有することもできる。更なる例は、OPA及びADONA(アンモニウム4,8-ジオキシ-3H-ペルフルオロノナノエート)の名称で知られている市販の化合物である。 Fluorinated acids can also have 1 to 4 hydrogens and/or chlorines in the molecule. Further examples are the commercially available compounds known by the names OPA and ADONA (ammonium 4,8-dioxy-3H-perfluorononanoate).
特に、本明細書に記載されるいくつかのフルオロ有機化合物は、PFCA(全フッ素化カルボン酸)として知られている。したがって、現在市販されているフルオロ有機化合物の除去は、本開示によるプロセスで実現可能になる。これに関して、フルオロ有機酸性化合物は、フッ素化又は全フッ素化C2~C20カルボン酸である。典型的には、フルオロ有機酸性化合物は、0.4ppb~30,000ppmの量で第1の溶液中に存在する。驚くべきことに、本発明を用いて、フッ素化酸性化合物を、水相からの水素含有類似体から高い選択性で抽出することができる(実施例参照)。 In particular, some fluoroorganic compounds described herein are known as PFCAs (perfluorinated carboxylic acids). Thus, removal of currently commercially available fluoro-organic compounds becomes feasible with the process according to the present disclosure. Fluoroorganic acidic compounds in this regard are fluorinated or perfluorinated C2-C20 carboxylic acids. Typically, the fluoroorganic acidic compound is present in the first solution in an amount from 0.4 ppb to 30,000 ppm. Surprisingly, using the present invention, fluorinated acidic compounds can be extracted with high selectivity from hydrogen-containing analogues from aqueous phases (see Examples).
本開示によるプロセスにおいて使用される少なくとも1つのアルキルアミンに関して、少なくとも1つのアルキルアミンは、第三級アルキルアミンから、好ましくはより高沸点のトリアルキルアミン、すなわち高沸点を有するトリアルキルアミンから選択されてもよい。少なくとも1つのトリアルキルアミンは、直鎖状又は分枝鎖状アルキル基を含み、アルキル基は、少なくとも4個の炭素原子、好ましくは少なくとも5個の炭素原子、より好ましくは少なくとも6個の炭素原子を含む。少なくとも1つのトリアルキルアミンは、最大40個の炭素原子、好ましくは合計で最大35個の炭素原子、より好ましくは最大30個の炭素原子を含む直鎖状又は分枝鎖状アルキル基を含んでもよい。したがって、少なくとも1つのアルキルアミンは、15~40個の炭素原子、好ましくは15~35個の炭素原子、より好ましくは18~19個の炭素原子を含む直鎖状又は分枝鎖状アルキル基を含むことが好ましい。例えば、少なくとも1つのトリアルキルアミンは、全ての炭素原子の合計が18個~29個の範囲である、第三級アミン、すなわちトリアルキルアミンであることが好ましい。本明細書に記載される好ましい範囲の炭素原子を有する少なくとも1つのアルキルアミンを用いて、本明細書に記載される第1の溶液からのフルオロ有機酸性化合物の特に効率的な除去を達成することができる。 Regarding the at least one alkylamine used in the process according to the present disclosure, the at least one alkylamine is selected from tertiary alkylamines, preferably from higher boiling trialkylamines, i.e. trialkylamines with a high boiling point. may The at least one trialkylamine comprises a straight or branched chain alkyl group, the alkyl group having at least 4 carbon atoms, preferably at least 5 carbon atoms, more preferably at least 6 carbon atoms. including. The at least one trialkylamine may contain a linear or branched alkyl group containing up to 40 carbon atoms, preferably a total of up to 35 carbon atoms, more preferably up to 30 carbon atoms. good. Accordingly, at least one alkylamine is a straight or branched chain alkyl group containing 15 to 40 carbon atoms, preferably 15 to 35 carbon atoms, more preferably 18 to 19 carbon atoms. preferably included. For example, the at least one trialkylamine is preferably a tertiary amine, ie, a trialkylamine, with a total of all carbon atoms in the range of 18-29. Achieving particularly efficient removal of fluoroorganic acidic compounds from the first solution described herein using at least one alkylamine having carbon atoms in the preferred ranges described herein. can be done.
本開示のアミンは液体であってもよく、室温で450℃を下回る沸点を有する必要がある。一実施形態では、本開示において有用なアミンは、周囲条件で測定した場合に、100mL当たり20mg、10mg、5mg、3mg、2mg、1mg、0.75mg、0.5mg未満、又は更に0.25mg未満の水への溶解度を有する水不溶性アミンとして記載され得る。 Amines of the present disclosure may be liquid and should have a boiling point below 450° C. at room temperature. In one embodiment, amines useful in this disclosure are less than 20 mg, 10 mg, 5 mg, 3 mg, 2 mg, 1 mg, 0.75 mg, 0.5 mg, or even less than 0.25 mg per 100 mL measured at ambient conditions. can be described as a water-insoluble amine with a water solubility of
好ましくは、少なくとも1つのアルキルアミンは、式(I)のアミン:
NR1R2R3 (I)
[式中、R1、R2、及びR3は同じであっても異なっていてもよく、R1、R2、及びR3のうちの少なくとも1つは、直鎖状又は分枝鎖状、飽和若しくは不飽和の炭素基であり、これは任意選択でヘテロ原子を含んでいてもよい]により表されるアミンである。好ましくは、R1、R2、及びR3のうちのいずれか1つは、少なくとも4個の炭素原子、好ましくは少なくとも5個の炭素原子、より好ましくは少なくとも6個の炭素原子を含む。例えば、R1~R3中の炭素の数は、例えば、少なくとも5、6、7、8、10、12、又は更に14個の炭素原子を含む炭素主鎖を含んで変動し得る。好ましくは、本明細書で使用される少なくとも1つのアルキルアミンは、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリデシルアミン、トリドセシルアミン、アラミン(alamine)、トリイソオクチルアミン、トリオクチル-デシルアミン、N-メチル-ジオクチルアミン、N,N-ジメチルオクチルアミン、トリブチルアミン、オクチルアミン、ジオクチルアミン、並びにそれらの任意の組み合わせ及び混合物から選択される。本開示によるプロセスでの使用に有利な高純度第三級アミンは、例えば、Cognis,Monheim,Germanyから以下の商品名:「ALAMINE 300」(トリ-n-オクチルアミン)、「ALAMINE 308」(トリ-イソクチルアミン)、「ALAMINE 336」(トリ(C8/C10)アミン)、「ALAMINE 310」(トリ-イソデシルアミン)、及び「ALAMINE 304」(トリ-ラウリルアミン)で市販されている。第三級トリアルキルアミンは、例えば、アミドを形成することによって、フッ素化酸との不要な副反応を受け得るので、第一級及び第二級アミンよりも有利である。
Preferably, the at least one alkylamine is an amine of formula (I):
NR 1 R 2 R 3 (I)
[In the formula, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 is linear or branched , a saturated or unsaturated carbon group, which may optionally contain a heteroatom. Preferably any one of R 1 , R 2 and R 3 contains at least 4 carbon atoms, preferably at least 5 carbon atoms, more preferably at least 6 carbon atoms. For example, the number of carbons in R 1 -R 3 can vary including, for example, carbon backbones containing at least 5, 6, 7, 8, 10, 12, or even 14 carbon atoms. Preferably, the at least one alkylamine used herein is trihexylamine, trioctylamine, tridecylamine, tridocecylamine, alamine, triisooctylamine, trioctyl-decylamine, N- selected from methyl-dioctylamine, N,N-dimethyloctylamine, tributylamine, octylamine, dioctylamine, and any combinations and mixtures thereof. Advantageous high purity tertiary amines for use in the process according to the present disclosure are available, for example, from Cognis, Monheim, Germany under the trade names: "ALAMINE 300" (tri-n-octylamine), "ALAMINE 308" (tri-n-octylamine). -isoctylamine), "ALAMINE 336" (tri( C8 / C10 )amine), "ALAMINE 310" (tri-isodecylamine), and "ALAMINE 304" (tri-laurylamine). Tertiary trialkylamines are advantageous over primary and secondary amines because they can undergo unwanted side reactions with fluorinated acids, for example by forming amides.
混合物、すなわち少なくとも1つのアルキルアミンの添加後の水性エマルジョンの温度は、本明細書に記載されるプロセスにおいてフルオロ有機化合物の除去を有利に高めるために制御することができる。これに関して、プロセスは、80℃未満、好ましくは70℃未満、より好ましくは60℃未満の温度で行われることが好ましい。好ましくは、プロセスは、3℃~80℃、好ましくは5℃~70℃、より好ましくは10~60℃、更により好ましくは15~50℃の範囲の温度で行われる。特に、本明細書に記載されるプロセスは、室温及び全般的な周囲条件で実施することができる。これは、冷却も加熱も必要としないので、プロセスを工業規模で実施するのに非常に有利であり、これは、エネルギー、装置及び資源を節約するのに役立ち、本明細書に記載のプロセスを経済的及び環境上の観点の両方から非常に有利なものにする。 The temperature of the mixture, ie, the aqueous emulsion after addition of the at least one alkylamine, can be controlled to advantageously enhance the removal of fluoroorganic compounds in the processes described herein. In this regard, it is preferred that the process is carried out at a temperature below 80°C, preferably below 70°C, more preferably below 60°C. Preferably, the process is carried out at a temperature in the range of 3°C to 80°C, preferably 5°C to 70°C, more preferably 10°C to 60°C, even more preferably 15°C to 50°C. In particular, the processes described herein can be carried out at room temperature and general ambient conditions. This is very advantageous for carrying out the process on an industrial scale, as neither cooling nor heating is required, which helps conserve energy, equipment and resources, making the process described herein making it highly advantageous from both an economic and environmental point of view.
概して、少なくとも1つのアルキルアミンは、少なくとも1つの有機溶媒中に存在する。これは、少なくとも1つのフルオロ有機化合物の抽出が加速され得るという利点を有する。これに関して、少なくとも1つの有機溶媒は水と混和性ではないことが好ましい。これは、水相と有機相との間の明確な分離を得ることができるという効果を有する。概して、少なくとも1つの有機溶媒は、「Prufmethoden-Verordnung(EG)Nr.440/2008,Teil A,Methode A.6(OECD-Pruefrichtlinie 105による試験)」の方法に従って、20℃の温度で、500ppm未満、より好ましくは50ppm未満の水への溶解度を有する。更に、少なくとも1つの有機溶媒は、少なくとも50℃、好ましくは少なくとも70℃、より好ましくは少なくとも100℃の沸点を示す。周囲圧力で前述の温度よりも高い沸点を示す有機溶媒、すなわち高沸点有機溶媒の使用は、本明細書に記載されるプロセスの好ましい温度で溶媒が蒸発するか、又は更に沸騰するリスクが大幅に低減されるという点で、改善された固有のプロセス安全性の利点を有する。好ましくは、少なくとも1つの有機溶媒は、直鎖状炭化水素、環状炭化水素、エーテル、芳香族溶媒、並びにそれらの任意の組み合わせ及び混合物から選択される。例えば、トルエン(沸点111℃)、メシチレン(沸点165℃)又はオクタン(沸点125℃)が使用されてもよい。これに関して、より高い沸点が好ましく、すなわち、メシチレンがオクタンよりも好ましい。前述の溶媒の代わりとして、又はそれに加えて、フッ素化溶媒、例えば、HFEのNovec-Fluids(3Mから入手可能)を使用することが好ましい。そのような溶媒は、好ましくは、全フッ素化トリアルキルアミン(NR3)及び/又はフッ素化エーテル(例えば、メトキシペルフルオロブテンHFE 7100)を含む。フッ素化溶媒の沸点は50℃より高いことが好ましい。非フッ素化溶媒は、反応性官能基、例えば、エステル、ケトン、OH-基を有するべきではなく、なぜなら、それらはフッ素化酸bと反応し得るからである。更に、溶媒対アミンの体積比は1:1~1000:1であることが好ましい。これに関して、アミン対フッ素化酸/アルコールのモル比が少なくとも1:1から1000:1まで、好ましくは1:2から100:1までであることも好ましい。これらの溶媒はまた、塩素化されるか、又はフッ素化されるなど、ハロゲン化されていてもよく、これは、本開示によるプロセスにおいてフッ素化又は全フッ素化化合物を抽出するのに有利である。これに関して、少なくとも1つの有機溶媒は、トルエン、キシレン、メシチレン、オクタン、又はガソリン、並びにそれらの任意の組み合わせ及び混合物又はそれらのハロゲン化誘導体から選択されることが好ましい。 Generally, at least one alkylamine is present in at least one organic solvent. This has the advantage that the extraction of the at least one fluoroorganic compound can be accelerated. In this regard, it is preferred that at least one organic solvent is not miscible with water. This has the advantage that a clear separation between the aqueous and organic phases can be obtained. Generally, the at least one organic solvent is less than 500 ppm at a temperature of 20° C. according to the method "Prufmethoden-Verordnung (EG) Nr. 440/2008, Teil A, Method A.6 (Test according to OECD-Pruefrichtlinie 105) , more preferably less than 50 ppm in water. Furthermore, at least one organic solvent exhibits a boiling point of at least 50°C, preferably at least 70°C, more preferably at least 100°C. The use of organic solvents that exhibit boiling points above the aforementioned temperatures at ambient pressure, i.e., high-boiling organic solvents, greatly increases the risk of the solvent evaporating or even boiling at the preferred temperatures of the processes described herein. It has the advantage of improved inherent process safety in that it is reduced. Preferably, the at least one organic solvent is selected from linear hydrocarbons, cyclic hydrocarbons, ethers, aromatic solvents, and any combinations and mixtures thereof. For example, toluene (boiling point 111° C.), mesitylene (boiling point 165° C.) or octane (boiling point 125° C.) may be used. In this regard, higher boiling points are preferred, ie mesitylene is preferred over octane. As an alternative to or in addition to the aforementioned solvents, it is preferred to use fluorinated solvents such as HFE's Novec-Fluids (available from 3M). Such solvents preferably include perfluorinated trialkylamines (NR 3 ) and/or fluorinated ethers (eg methoxyperfluorobutene HFE 7100). Preferably, the boiling point of the fluorinated solvent is above 50°C. Non-fluorinated solvents should not have reactive functional groups such as esters, ketones, OH-groups, since they can react with the fluorinated acid b. Further, it is preferred that the volume ratio of solvent to amine is between 1:1 and 1000:1. In this regard it is also preferred that the molar ratio of amine to fluorinated acid/alcohol is at least 1:1 to 1000:1, preferably 1:2 to 100:1. These solvents may also be halogenated, such as chlorinated or fluorinated, which is advantageous for extracting fluorinated or perfluorinated compounds in the process according to the present disclosure. . In this regard, the at least one organic solvent is preferably selected from toluene, xylene, mesitylene, octane, or gasoline, and any combinations and mixtures thereof or halogenated derivatives thereof.
更に、非フッ素化極性有機共溶媒が前述の溶媒と組み合わせて使用される場合、更に改善された抽出結果を得ることができることが見出された。好ましくは、化合物は、界面活性剤としても特徴付けることができる非フッ素化極性有機溶媒として使用される。したがって、本明細書に記載される溶媒に加えて、少なくとも1つの非フッ素化界面活性剤が使用されることが好ましい。本明細書で使用される界面活性剤は、極性部分及び非極性部分を含む。例えば、極性部分は、アミド又はピロリジノンなどの複素環を含んでもよく、非極性部分は、直鎖状又は分枝鎖状アルキル基であってもよい。本明細書に記載されるこれらの化合物の親水性-親油性バランスは、以下のグリフィン法によって一般に決定されるHLB値によって推定することができる。
HLB=20*M(H)/M
M(H)は、分子の親水性部分の分子量である。
Mは、分子全体の分子量である。
Furthermore, it has been found that even better extraction results can be obtained when non-fluorinated polar organic co-solvents are used in combination with the aforementioned solvents. Preferably, the compounds are used as non-fluorinated polar organic solvents, which can also be characterized as surfactants. Therefore, it is preferred that at least one non-fluorinated surfactant is used in addition to the solvents described herein. Surfactants as used herein contain a polar portion and a non-polar portion. For example, polar moieties may include heterocycles such as amides or pyrrolidinones, and non-polar moieties may be linear or branched alkyl groups. The hydrophilic-lipophilic balance of these compounds described herein can be estimated by their HLB values, commonly determined by the Griffin method, below.
HLB=20 * M(H)/M
M(H) is the molecular weight of the hydrophilic portion of the molecule.
M is the molecular weight of the whole molecule.
本明細書で使用するために、少なくとも1つの非フッ素化界面活性剤は、5以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下のHLB値を示すことが好ましい。少なくとも1つの非フッ素化界面活性剤の市販の例は、Ashland Speciality Corp製の「Surfadone」化合物、例えば、「Surfadone LP-300」である。少なくとも1つの非フッ素化界面活性剤は、抽出組成物bの総重量に基づいて、0.1~60重量%、好ましくは0.15~50重量%の量で、より好ましくは0.2~10重量%の量で抽出組成物b中に含有されることが好ましい。 For use herein, the at least one non-fluorinated surfactant preferably exhibits an HLB value of 5 or less, preferably 4 or less, more preferably 3 or less. A commercially available example of at least one non-fluorinated surfactant is the "Surfadone" compound manufactured by Ashland Specialty Corp, eg, "Surfadone LP-300". The at least one non-fluorinated surfactant, based on the total weight of the extraction composition b, in an amount of 0.1-60% by weight, preferably 0.15-50% by weight, more preferably 0.2- It is preferably contained in the extraction composition b in an amount of 10% by weight.
好ましくは本明細書に記載される少なくとも1つの有機溶媒中に存在する、本明細書に記載されるプロセスの工程(i)における少なくとも1つのトリアルキルアミンを含む第2の溶液と第1の溶液との接触は、第2の溶液を第1の溶液に添加することによって実施することができる。添加後、得られた混合物を、少なくとも1つのアルキルアミンを第1の溶液中に存在するフルオロ有機化合物と接触させるのに少なくとも十分な時間で撹拌することが好ましい。しかしながら、原則として、少なくとも1つのアルキルアミン、すなわち第2の溶液と、第1の溶液との間の接触時間は、好ましくは、いくつかの装置では0.1秒を超えるが、概ね5、4、3、又は更に2時間未満である。撹拌に使用することができる例示的な装置としては、以下が挙げられる:ボルテクサー、アジテーター、ソニケーター、及び当技術分野において既知の他のそのような装置。 A second solution and a first solution comprising at least one trialkylamine in step (i) of the process described herein, preferably in at least one organic solvent described herein. Contacting with can be carried out by adding the second solution to the first solution. After addition, it is preferred to stir the resulting mixture for at least a sufficient time to contact the at least one alkylamine with the fluoroorganic compound present in the first solution. As a general rule, however, the contact time between the at least one alkylamine, ie the second solution, and the first solution is preferably greater than 0.1 seconds in some devices, but generally 5, 4 , 3, or even less than 2 hours. Exemplary devices that can be used for agitation include: vortexers, agitators, sonicators, and other such devices known in the art.
理論に束縛されるものではないが、本明細書に記載されるアルキルアミンを用いたプロトン性溶媒の第1の溶液からのフルオロ有機酸性化合物、特に酸の抽出は、イオン対疎水性有機液体を形成するフルオロ有機酸及びアルキルアミンを用いて達成されると考えられる。次いで、これは、第1の溶液のプロトン性溶媒から分離し、その後の更なる抽出及び処理を可能にする。この分離は、本開示によるプロセスにおいて第1の溶液が少なくとも1つのアルキルアミンと接触するときに、本明細書に記載される第2の溶液中に少なくとも1つの有機溶媒を使用する場合に更に増強される。この非混和性から、第1の相(すなわち、プロトン性相)及び第2の相(すなわち、有機相若しくは非プロトン性相)は、概して、撹拌が停止した後に分離する。しかしながら、混合物が、二相性であるが、それ自体で相分離しない場合、遠心分離を含む、当技術分野において既知の手段を使用して、相分離を促進することができる。本明細書に記載されるプロセスの工程(iv)における第2の相からの第1の相の分離は、当技術分野において既知の任意の適切な手段によって実施することができる。驚くべきことに、本開示によるプロセスによって、フッ素化酸を他の非フッ素化酸から分離することができる(例えば、CH3COOH対CF3COOH)。したがって、本明細書に記載のプロセスにおける溶液aは、好ましくは硫酸、塩酸、酢酸、硝酸、並びにそれらの任意の組み合わせ及び混合物から選択される、少なくとも1つの無機酸を更に含むことができる。 Without wishing to be bound by theory, extraction of fluoroorganic acidic compounds, particularly acids, from a first solution in a protic solvent with an alkylamine as described herein yields an ion pair hydrophobic organic liquid. It is believed to be accomplished using a fluoroorganic acid and an alkylamine to form. It is then separated from the protic solvent of the first solution, allowing subsequent further extraction and processing. This separation is further enhanced when using at least one organic solvent in the second solution described herein when the first solution contacts at least one alkylamine in the process according to the present disclosure. be done. Because of this immiscibility, the first phase (ie, protic phase) and second phase (ie, organic or aprotic phase) generally separate after stirring has ceased. However, if the mixture is biphasic but does not phase separate by itself, means known in the art, including centrifugation, can be used to facilitate phase separation. Separation of the first phase from the second phase in step (iv) of the processes described herein can be performed by any suitable means known in the art. Surprisingly, the process according to the present disclosure allows fluorinated acids to be separated from other non-fluorinated acids (eg, CH3COOH vs. CF3COOH ). Accordingly, solution a in the process described herein may further comprise at least one inorganic acid, preferably selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, nitric acid, and any combinations and mixtures thereof.
本開示によるプロセスは、好ましくは連続モードで実施される。これは、例えば、廃水の連続処理が必要な工業規模での用途に非常に有利である。好ましくは、本明細書に記載されるプロセスは、抽出カラム、好ましくは連続多段抽出カラムで実施される。これに関して、当該技術分野で既知である多段抽出カラムは、少なくとも2つの段を含むことが好ましい。好ましくは、プロセスは、シャイベルカラム、遠心抽出機(例えば、Robatel製)、及び当業者に既知である他の手段で実施される。このような装置は、Chem.Ing.Tech.2020,92,No.12,1941-1952に記載されている。 A process according to the present disclosure is preferably carried out in continuous mode. This is very advantageous, for example, for industrial scale applications where continuous treatment of wastewater is required. Preferably, the processes described herein are carried out in an extraction column, preferably a sequential multi-stage extraction column. In this regard, multistage extraction columns known in the art preferably comprise at least two stages. Preferably, the process is carried out in Scheibel columns, centrifugal extractors (eg from Robatel) and other means known to those skilled in the art. Such devices are described in Chem. Ing. Tech. 2020, 92, No. 12, 1941-1952.
本開示によるプロセスは、特定のpH値で実施した場合に最良の結果を示すことが更に見出された。特に、最良の結果は低pH値で得られたが、中程度のpH値は平凡な結果しか示さず、高いpH値はフルオロ有機化合物の効果的な除去を達成することができなかったことが分かった。好ましいpH値で本明細書に記載されるプロセスを実行することは、第1の溶液(a)を少なくとも1つのアルキルアミンと接触させる前に第1の溶液(a)のpH値を調整することによって、容易に達成することができる。したがって、工程(i)において少なくとも1つのアルキルアミンと接触させる前に、第1の溶液のpH値を最大4、好ましくは最大3、より好ましくは最大2のpH値に調整することが好ましい。また、この再生プロセスは、好ましくは、連続的な多段階プロセスとして実施される。 It has further been found that the process according to the present disclosure gives the best results when performed at certain pH values. In particular, it was found that the best results were obtained at low pH values, medium pH values showed mediocre results, and high pH values could not achieve effective removal of fluoro-organic compounds. Do you get it. Carrying out the processes described herein at a preferred pH value includes adjusting the pH value of first solution (a) prior to contacting first solution (a) with at least one alkylamine. can be easily achieved by Therefore, it is preferred to adjust the pH value of the first solution to a pH value of max 4, preferably max 3, more preferably max 2 before contacting with the at least one alkylamine in step (i). Also, this regeneration process is preferably carried out as a continuous multi-step process.
経済的に効率的な方法で化学工業においてプロセスを実行するために、及び環境に優しい要件に適合するために、プロセスにおいて使用される材料及び化合物を再収集し、実施可能であれば、再循環又は再利用することが当該技術分野において望まれている。本発明によるプロセスでは、プロセスで使用される少なくとも1つのアルキルアミンを、少なくとも再収集することが望ましい。これは、前述のプロセス工程を実施した後に、有機相に少なくとも1つの塩基を添加することによって達成され得ることが分かった。したがって、本開示によるプロセスは、少なくとも1つのトリアルキルアミン及び/又は溶媒を再生するために、少なくとも1つの塩基を有機相に添加する追加の工程(vi)を含むことが好ましい。この追加の工程を実施することは、少なくとも1つのトリアルキルアミンがそのプロトン化形態及び/又は溶媒から回収され、本明細書に記載されるプロセスに再収集及び/又は再循環され得るという利点を有する。したがって、工程(vi)は、連続的に実施されることが好ましい。再生された少なくとも1つのトリアルキルアミンは、本明細書に記載されるプロセスの工程(i)での使用に再循環されることが更に好ましい。塩基の添加及び再生されたアルキルアミンの再収集は、当業者に既知の一般的な手段によって実施することができる。塩基に関して、少なくとも1つの塩基は、KOH、NH4OH、NaOH、並びにそれらの任意の組み合わせ及び混合物から選択されることが好ましい。これらの塩基は、好ましい結果を提供し、水性媒体に容易に溶解し、妥当な価格で任意の所与の量で市販されている。有機相のための塩基性再生水溶液のpHは、8を上回ってもよく、好ましくは9を上回ってもよく、より好ましくは10を上回ってもよい。 Recollecting and, where practicable, recycling materials and compounds used in processes in order to carry out processes in the chemical industry in an economically efficient manner and to meet environmentally friendly requirements. Or it is desired in the technical field to reuse. In the process according to the invention, it is desirable to at least recollect at least one alkylamine used in the process. It has been found that this can be achieved by adding at least one base to the organic phase after carrying out the aforementioned process steps. Therefore, the process according to the present disclosure preferably comprises an additional step (vi) of adding at least one base to the organic phase to regenerate the at least one trialkylamine and/or solvent. Performing this additional step has the advantage that at least one trialkylamine is recovered from its protonated form and/or solvent and can be recollected and/or recycled to the processes described herein. have. Therefore, step (vi) is preferably carried out continuously. More preferably, the regenerated at least one trialkylamine is recycled for use in step (i) of the process described herein. Addition of the base and recollection of the regenerated alkylamine can be accomplished by conventional means known to those skilled in the art. Regarding bases, it is preferred that at least one base is selected from KOH, NH4OH , NaOH, and any combinations and mixtures thereof. These bases provide favorable results, are readily soluble in aqueous media, and are commercially available in any given amount at a reasonable price. The pH of the basic aqueous regeneration solution for the organic phase may be above 8, preferably above 9, more preferably above 10.
トリアルキルアミン及び溶媒を回収するための有機相の再生(清浄で再利用可能な抽出系を意味する)は、好ましくは、多段階及び連続モードを介して行われる。これを行うことによって、清浄な抽出混合物を、フルオロ有機酸性化合物を抽出するために水相に直接供給することができる。したがって、溶液、特に廃水流などの水溶液からフッ素化酸性化合物を抽出するための閉ループ系が得られる。 Regeneration of the organic phase (meaning a clean, reusable extraction system) to recover the trialkylamine and solvent is preferably done via multistage and continuous mode. By doing this, the clean extraction mixture can be fed directly into the aqueous phase for extraction of the fluoroorganic acidic compounds. Thus, a closed loop system is provided for the extraction of fluorinated acidic compounds from solutions, particularly aqueous solutions such as wastewater streams.
抽出された水相(第1の相)は、微量のトリアルキルアミン及び/又は溶媒を含有し得る。本プロセスの範囲内では、抽出された水相を吸着剤、例えば、シリカ、活性炭、アルミナ、モレキュラーシーブなどで処理することによって、そのような不純物が除去されることは選択肢になり得る。この処理は、例えば、吸着剤を充填したカラムを使用し、水相をそれに通すことによって、バッチ式又は連続的に行うことができ、あるいは、吸着剤を水相に直接入れ、しばらくしてから濾別することができる。 The extracted aqueous phase (first phase) may contain traces of trialkylamine and/or solvent. Within the present process, it may be an option to remove such impurities by treating the extracted aqueous phase with adsorbents such as silica, activated carbon, alumina, molecular sieves, and the like. This treatment can be carried out batchwise or continuously, for example by using a column packed with adsorbent and passing the aqueous phase through it, or the adsorbent can be put directly into the aqueous phase and after some time It can be filtered off.
本明細書に記載される方法を実施した後から高濃度で得ることができるフッ素化酸性化合物は、更に処理することができ、例えば、乳化剤などの使用可能な材料を回収することができ、又は例えば、焼却若しくは酸化によって破壊することができる。 The fluorinated acidic compounds that can be obtained in high concentrations after carrying out the methods described herein can be further processed, for example to recover usable materials such as emulsifiers, or For example, it can be destroyed by incineration or oxidation.
本開示によるプロセスは、好ましくは、溶媒流、好ましくは廃水流からフルオロ有機酸性化合物を抽出するための連続多段階プロセスである。水流は、好ましくは、産業下水水流、又は少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物を含有する溶媒相を含む容器からの水流から選択される。 The process according to the present disclosure is preferably a continuous multi-step process for extracting fluoroorganic acidic compounds from a solvent stream, preferably a wastewater stream. The water stream is preferably selected from an industrial sewage stream or a water stream from a vessel containing a solvent phase containing at least one fluoroorganic acid compound.
本開示を更に説明するが、本開示をこれらに限定することを望むものではない。以下の実施例は、特定の実施形態を説明するために提示するが、いかなる方法によっても限定することを意図するものではない。その前に、材料及びこれらの特性を特徴付けるために使用されるいくつかの試験方法を説明する。全ての部及び百分率は、別段の指示のない限り、重量に基づく。 The present disclosure will be further described without wishing to limit the disclosure thereto. The following examples are presented to illustrate certain embodiments, but are not intended to be limiting in any way. Before that, some test methods used to characterize the materials and their properties are described. All parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.
試験方法
NMR分析法:
FT-NMRスペクトルの全ては、5mmのSmartProbe及び5mmのTCI Cryoprobeをそれぞれ備えたBruker AVANCE NEO 600MHz及びBruker AVANCE III HD 600MHz NMRスペクトル計で、約25℃で取得した。TCI cryprobeを使用して、選択された低レベルFC成分の試料について、19F-NMRスペクトルを取得した。
Test method NMR analysis method:
All FT-NMR spectra were acquired at about 25° C. on Bruker AVANCE NEO 600 MHz and Bruker AVANCE III HD 600 MHz NMR spectrometers equipped with a 5 mm SmartProbe and a 5 mm TCI Cryoprobe, respectively. 19 F-NMR spectra were obtained for samples of selected low-level FC components using a TCI cryprobe.
(1)水相試料:
各試料について、流体のアリコートを外径5mmのガラスNMRチューブ中に正確に秤量し、少量の正確に秤量した量の2,2,2-トリフルオロエタノール内部標準でスパイクし、NMR分析のために少量の重水(D2O)で希釈した。600MHz 1H-NMR及び565MHz 19F-NMRスペクトルを取得した。全ての場合において、トリフルオロエタノールを内部標準として使用して、試料中の他の成分の全てを同定及び定量する必要なく、試料成分の絶対重量パーセント濃度の計算を可能にした。
(1) Aqueous phase sample:
For each sample, an aliquot of the fluid was accurately weighed into a 5 mm outer diameter glass NMR tube, spiked with a small, accurately weighed amount of 2,2,2-trifluoroethanol internal standard, and used for NMR analysis. Diluted with a small amount of heavy water ( D2O ). 600 MHz 1 H-NMR and 565 MHz 19 F-NMR spectra were acquired. In all cases, trifluoroethanol was used as an internal standard to allow calculation of absolute weight percent concentrations of sample components without the need to identify and quantify all of the other components in the samples.
(2)有機相試料:
各試料について、流体のアリコートを外径5mmのガラスNMRチューブ中に正確に秤量し、少量の正確に秤量した量の1,4-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(p-HFX)内部標準でスパイクし、NMR分析のために少量の重水素アセトニトリル(CD3CN)で希釈した。600MHz 1H-NMR及び565MHz 19F-NMRスペクトルを取得した。全ての場合において、p-HFXを内部標準として使用して、試料中の他の成分の全てを同定及び定量する必要なく、試料成分の絶対重量パーセント濃度の計算を可能にした。
(2) Organic phase sample:
For each sample, an aliquot of the fluid was accurately weighed into a 5 mm outer diameter glass NMR tube and spiked with a small, accurately weighed amount of 1,4-bis(trifluoromethyl)benzene (p-HFX) internal standard. and diluted with a small amount of deuterated acetonitrile (CD 3 CN) for NMR analysis. 600 MHz 1 H-NMR and 565 MHz 19 F-NMR spectra were acquired. In all cases, p-HFX was used as an internal standard to allow calculation of absolute weight percent concentrations of sample components without the need to identify and quantify all of the other components in the sample.
ガスクロマトグラフィー分析
1mLの水性試料及び0.6mLのBF3/MeOH複合体溶液(20%、Merckから入手)を10mLのヘッドスペースバイアルに充填し、中間的に閉鎖した。振盪後、ヘッドスペースGC装置のオートサンプラーユニットを使用してバイアルを70℃に30分間加熱し、その後、外部較正を用いてヘッドスペース-GC-FIDによって分析する。
Gas Chromatography Analysis 1 mL of aqueous sample and 0.6 mL of BF 3 /MeOH complex solution (20%, from Merck) were filled into 10 mL headspace vials and partially closed. After shaking, the vials are heated to 70° C. for 30 minutes using the autosampler unit of the Headspace GC instrument and then analyzed by Headspace-GC-FID using external calibration.
機器: Agilent 6890N
カラム: Rtx-200、トリフルオロプロピルメチルポリシロキサン、0.32mm×105m、1.5μm
注入量: 1500μL
温度: 50℃(5分)-5℃/分->200℃
流速: 3.5mL/分
Instrument: Agilent 6890N
Column: Rtx-200, trifluoropropylmethylpolysiloxane, 0.32 mm x 105 m, 1.5 µm
Injection volume: 1500 μL
Temperature: 50°C (5 minutes) - 5°C/min -> 200°C
Flow rate: 3.5 mL/min
液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS):
提出された試料を分析前にメタノールに溶解した。標準溶液は、NMRによって28.36%の濃度を有すると決定されたAdonaの水溶液から調製した。
Liquid Chromatography Mass Spectrometry (LC-MS):
Submitted samples were dissolved in methanol prior to analysis. A standard solution was prepared from an aqueous solution of Adona determined by NMR to have a concentration of 28.36%.
機器:Agilent 6470 Triple Quad LCMS MAID 1665
カラム:Zorbax Bonus RP、4.6×75mm、3.5μm
溶媒A:6mMの酢酸アンモニウムを含む水
溶媒B:6mMの酢酸アンモニウムを含むメタノール
勾配:4分で75%のBから100%のBまで
注入量:2μL
カラム温度:40℃
流速:0.5mL/分
MS:負のエレクトロスプレー
Instrument: Agilent 6470 Triple Quad LCMS MAID 1665
Column: Zorbax Bonus RP, 4.6 x 75 mm, 3.5 μm
Solvent A: water containing 6 mM ammonium acetate Solvent B: methanol containing 6 mM ammonium acetate Gradient: 75% B to 100% B in 4 minutes Injection volume: 2 μL
Column temperature: 40°C
Flow rate: 0.5 mL/min MS: negative electrospray
使用材料:
実施例1
異なるフルオロ有機酸性化合物を含む水性混合物を、異なるpH値の水相で、メシチレン中の0.5重量%のアラミンの混合物で抽出した。抽出は、pHの異なる効果を実証するために、20℃で、単一段で行った。
Example 1
Aqueous mixtures containing different fluoroorganic acidic compounds were extracted with a mixture of 0.5% by weight of alamine in mesitylene with different pH values of the aqueous phase. Extractions were performed at 20° C. in a single stage to demonstrate the different effects of pH.
抽出前後のフルオロ有機酸性化合物の濃度を、NMRで決定した。 The concentrations of fluoroorganic acid compounds before and after extraction were determined by NMR.
実施例2(比較例):
328ppmのトリフルオロ酢酸(TFA)及び38ppmのペンタフルオロプロピオン酸を含有する水溶液200mLを、250mLのプラスチックボトルに充填した。硫酸を用いて水溶液のpH値を目標値(pH3)に調整した後、抽出剤溶液(19gのメシチレンに溶解した1gのAlamine 336)を添加した。ボトルを密封した後、得られた混合物を1分間激しく振盪した。溶液を20℃で振盪した後、分相のために混合物を分液漏斗に充填することによって、水相を抽出剤溶液から分離した。水相のNMRにより、単一抽出段中に、TFAが27ppmまで、ペンタフルオロプロピオン酸が<1ppmまで大幅に減少したことが明らかになった。
Example 2 (comparative example):
A 250 mL plastic bottle was filled with 200 mL of an aqueous solution containing 328 ppm trifluoroacetic acid (TFA) and 38 ppm pentafluoropropionic acid. After adjusting the pH value of the aqueous solution to the target value (pH 3) with sulfuric acid, the extractant solution (1 g Alamine 336 dissolved in 19 g mesitylene) was added. After sealing the bottle, the resulting mixture was vigorously shaken for 1 minute. After shaking the solution at 20° C., the aqueous phase was separated from the extractant solution by filling the mixture into a separatory funnel for phase separation. NMR of the aqueous phase revealed a significant reduction of TFA to 27 ppm and pentafluoropropionic acid to <1 ppm during a single extraction stage.
実施例3:
実施例2で記載した抽出を、実施例2と同様の水溶液について以下の手順で4回繰り返した(4段抽出)。各抽出工程(実施例2と同様の手順である第1の抽出)の後、水相を抽出剤(19gのメシチレン中1gのアラミン)から分離し、新しい250mLのプラスチックボトルに充填した。次いで、新鮮な抽出剤溶液(19gのメシチレン中1gのアラミン)を添加し、混合物を振盪し、再び水相を分離した。この手順を3回繰り返すことにより、4段(抽出工程)で水溶液を精製した。4回の抽出工程後の水溶液についてのNMRにより、TFAが0.3ppmまで、ペンタフルオロプロピオン酸が<1ppmまで劇的に減少したことが明らかになった。
Example 3:
The extraction described in Example 2 was repeated four times with the same aqueous solution as in Example 2 with the following procedure (four-stage extraction). After each extraction step (first extraction, procedure similar to Example 2), the aqueous phase was separated from the extractant (1 g alamine in 19 g mesitylene) and filled into new 250 mL plastic bottles. Fresh extractant solution (1 g alamine in 19 g mesitylene) was then added, the mixture shaken and again the aqueous phase separated. By repeating this procedure three times, the aqueous solution was purified in four steps (extraction steps). NMR on the aqueous solution after four extraction steps revealed a dramatic reduction in TFA to 0.3 ppm and pentafluoropropionic acid to <1 ppm.
実施例4:
TFA、ペンタフルオロプロピオン酸及びテトラフルオロプロピオン酸を含む水溶液を、実施例3に記載されるように処理した(4段バッチ抽出)。実験は、多段抽出の利点及び溶媒の違い(メシチレン対オクタン)を実証するものである。結果を以下に列挙する:
Example 4:
Aqueous solutions containing TFA, pentafluoropropionic acid and tetrafluoropropionic acid were treated as described in Example 3 (four-stage batch extraction). Experiments demonstrate the advantages of multi-stage extraction and solvent differences (mesitylene vs. octane). The results are listed below:
実施例5
Rousselet Robatel(France)製の4段遠心抽出機LX-204を使用して、以下の表に列挙される異なるフッ素化種を有する水流を精製した。
Example 5
A 4-stage centrifugal extractor LX-204 manufactured by Rousselet Robatel (France) was used to purify water streams with different fluorinated species listed in the table below.
パラメータ:メシチレン中のアラミン(5%)対水の相比=0.1w/w;
流速:水相4.1kg/分、有機相0.41kg/分;RPM=3300;RT;
水相のpH:1.7。
Parameters: phase ratio of alamine (5%) to water in mesitylene = 0.1 w/w;
Flow rate: 4.1 kg/min aqueous phase, 0.41 kg/min organic phase; RPM = 3300; RT;
pH of aqueous phase: 1.7.
有機相の再生
収集した有機相を、同じ装置LX-204中で、20重量%のKOH溶液を用いて20℃で処理した。
Regeneration of Organic Phase The collected organic phase was treated with a 20 wt % KOH solution at 20° C. in the same apparatus LX-204.
パラメータ:有機/水性KOHの相比=20w/w。
流速:水性KOH相0.09kg/分、有機相1.82kg/分、RPM 3000。
結果:有機相中の全てのフッ素化種は、検出限界を下回った(<1ppm)。有機アラミン/メシチレン相は、更なる抽出のために再利用することができる。
Parameters: phase ratio of organic/aqueous KOH = 20 w/w.
Flow rate: 0.09 kg/min aqueous KOH phase, 1.82 kg/min organic phase, RPM 3000.
Results: All fluorinated species in the organic phase were below detection limits (<1 ppm). The organic alamine/mesitylene phase can be reused for further extractions.
実施例6
TFAを含有する水流を連続4段抽出(トリオクチルアミン/メシチレン)で処理し、更に有機相も連続4段(18重量%のNaOH)を用いて再生した。
Example 6
The aqueous stream containing TFA was treated with 4 consecutive stages of extraction (trioctylamine/mesitylene) and the organic phase was also regenerated using 4 consecutive stages (18 wt% NaOH).
廃水中の粒子を最初に1μmフィルターで濾過した。濃硫酸(96重量%)でpHを1~2.0に調整した後、93ppmのC2を含有する100kg/時の廃水を、10.8kg/時の有機溶媒(95%メシチレン及び5%トリオクチルアミン)で抽出して、抽出における酸を除去した(1.Robatel製の遠心分離抽出機、4段)。抽出後、TFA含有量は<3ppm(*検出限界)であった。 Particles in the wastewater were first filtered with a 1 μm filter. After adjusting the pH to 1-2.0 with concentrated sulfuric acid (96 wt%), 100 kg/h of wastewater containing 93 ppm of C2 was added to 10.8 kg/h of organic solvent amine) to remove the acid in the extraction (1. Centrifugal extractor from Robatel, 4 stages). After extraction, the TFA content was <3 ppm ( * detection limit).
TFAを保持した有機相を、再生工程(2.遠心分離抽出機、3段)において、水酸化ナトリウム水溶液(18重量%)で抽出することによって再生し、廃水浄化(1.遠心分離抽出機)に戻した。 The TFA-retained organic phase is regenerated by extraction with an aqueous sodium hydroxide solution (18% by weight) in a regeneration step (2. centrifugal extractor, 3 stages) to purify the wastewater (1. centrifugal extractor). returned to
液液体抽出(物質収支)
1.遠心分離 2.遠心分離
第1の遠心分離:
100l/時の廃水含有重質相及び10kg/時のメシチレン/アラミン抽出剤含有軽質相は、除去される100L/時の浄化された抽出水相と、10kg/時のメシチレン/アラミン及びフルオロ有機酸性化合物の混合物を含有する保持された軽質相とを提供する。これらの10kg/時の保持された軽質相を第2の遠心分離に導入し、1kg/時のNaOHで再生し、これにより、10kg/時の再生された軽質相メシチレン/アラミン混合物と、全てのフルオロ有機酸性化合物を含有する1kg/時の重質相とが得られる。10kg/時の再生された軽質相は、遠心分離1における抽出プロセスに戻される。
Liquid-liquid extraction (mass balance)
1. Centrifugation 2 . Centrifugation First Centrifugation:
100 l/h of wastewater containing heavy phase and 10 kg/h of mesitylene/alamine extractant containing light phase are removed, 100 l/h of clarified extract water phase and 10 kg/h of mesitylene/alamine and fluoroorganic acid and a retained light phase containing a mixture of compounds. These 10 kg/h of retained light phase were introduced into a second centrifuge and regenerated with 1 kg/h of NaOH, whereby 10 kg/h of regenerated light phase mesitylene/alamine mixture and all 1 kg/h of heavy phase containing fluoroorganic acid compounds is obtained. 10 kg/h of regenerated light phase is returned to the extraction process in Centrifuge 1.
これは、トリアルキルアミン/溶媒を回収し、閉ループを確立するための連続多段再生を含む、汚染水流の連続多段抽出の利点を実証するものである。 This demonstrates the benefits of continuous multi-stage extraction of contaminated water streams, including continuous multi-stage regeneration to recover the trialkylamine/solvent and establish a closed loop.
実施例7
3重量%のCF3COOH、65重量%の酢酸、10重量%のHF、2.5重量%のHNO3を含む水性混合物を、アラミン/CF3COOH比を変化させた以外は、実施例3に記載したようにしてアラミン/メシチレンで抽出した。試料2では、最初の3重量%のCF3COOH溶液を脱イオン水で1:1に希釈した。
Example 7
An aqueous mixture containing 3 wt% CF3COOH , 65 wt% acetic acid, 10 wt% HF, 2.5 wt% HNO3 was prepared in Example 3, except that the aramine/ CF3COOH ratio was varied. Aramin/mesitylene extraction as described in . For sample 2, the original 3 wt% CF 3 COOH solution was diluted 1:1 with deionized water.
実施例8
8.3重量%のTFA、65重量%のCH3COOH、9重量%のHF及び3重量%のHNO3を含む105gの水性混合物を、35gのトリオクチルアミン及び70gのメシチレンを含有する105gの抽出混合物を用いて激しく撹拌しながら抽出した。相分離後、NMR測定により以下の結果が得られた。
Example 8
105 g of an aqueous mixture containing 8.3 wt % TFA, 65 wt % CH 3 COOH, 9 wt % HF and 3 wt % HNO 3 was mixed with 105 g containing 35 g trioctylamine and 70 g mesitylene. The extraction mixture was used for extraction with vigorous stirring. After phase separation, NMR measurements gave the following results.
実施例7及び8からの結果は、水性混合物からのCH3COOHに対してTFAの極めて選択的な除去を示し、更に、それは、フッ素化酸が高酸性媒体及び低含水量から抽出され得ることを実証する。 The results from Examples 7 and 8 demonstrate the highly selective removal of TFA relative to CH3COOH from aqueous mixtures, further demonstrating that fluorinated acids can be extracted from highly acidic media and low water content. to demonstrate.
実施例9
磁気撹拌棒を備えたフラスコ(250mL)に、室温で、トリフルオロ酢酸(237μg)を含有するHCl水溶液(30%w/w;200g)を入れた。次いで、溶液を、トリオクチルアミンとメシチレンと(1gのトリオクチルアミン+19gのメシチレン)からなる混合物で抽出した。相分離の後、下相を再び抽出した。抽出プロセスは、前述したものと同様に行った。対応する相分離の後、下相をシリカゲル(0.1重量%)カラムに底部から上部に通過させた。結果を表8に要約する。
Example 9
A flask (250 mL) equipped with a magnetic stir bar was placed at room temperature with aqueous HCl (30% w/w; 200 g) containing trifluoroacetic acid (237 μg). The solution was then extracted with a mixture of trioctylamine and mesitylene (1 g trioctylamine + 19 g mesitylene). After phase separation, the lower phase was extracted again. The extraction process was similar to that previously described. After corresponding phase separation, the lower phase was passed through a silica gel (0.1 wt%) column from the bottom to the top. Results are summarized in Table 8.
実施例10
本明細書に記載される方法の第1の抽出工程における非フッ素化界面活性剤の効果を実証するために、プラスチックボトル中に、硫酸を使用してpH=1.7に調整された異なる種のフルオロ有機酸性化合物を含有する水性混合物100gを添加した。次いで、10gのメシチレン、5gのLP-300、及び0.5gのアラミンをボトルに添加した後、ボトルを閉じて、1分間激しく振盪した。30分間静置した後に、2つの液相がボトル内に現れた。少量の試料をボトルの底部水相から得て、NMR分析によってフルオロケミカル含有量について分析した。
Example 10
To demonstrate the effect of non-fluorinated surfactants in the first extraction step of the method described herein, different species were prepared in plastic bottles adjusted to pH=1.7 using sulfuric acid. 100 g of an aqueous mixture containing fluoroorganic acid compounds of . Then 10 g of mesitylene, 5 g of LP-300, and 0.5 g of alamine were added to the bottle, after which the bottle was closed and shaken vigorously for 1 minute. After standing for 30 minutes, two liquid phases appeared in the bottle. A small sample was taken from the bottom aqueous phase of the bottle and analyzed for fluorochemical content by NMR analysis.
LP-300を使用しなかったこと以外は、上記の手順に従った。実施例10及び比較例2の結果を、表7に要約する。 The above procedure was followed except that LP-300 was not used. The results of Example 10 and Comparative Example 2 are summarized in Table 7.
Claims (17)
(i)
a.15個未満の炭素原子を含む少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物及び少なくとも1つのプロトン性溶媒を含む溶液であって、最大4のpH値を有する、溶液と、
b.少なくとも1つのトリアルキルアミン及び少なくとも1つの有機溶媒を含む抽出組成物と、の混合物を形成する工程、
(ii)前記フルオロ有機酸性化合物と前記トリアルキルアミンとを反応させて、前記フルオロ有機酸性化合物のアニオン及び前記トリアルキルアミンのカチオンを含む疎水性イオン性化合物を形成する工程、
(iii)前記混合物を、第1の相であって、前記少なくとも1つのプロトン性溶媒と、総量の50重量%以下の、工程(i)で前記溶液中に最初に存在した前記少なくとも1つのフルオロ有機酸性化合物と、を含む第1の相と、第2の相であって、前記少なくとも1つの有機溶媒と、前記疎水性イオン性化合物とを含む第2の相とに分離する工程、
(iv)前記第1の相から前記第2の相を除去する工程、及び
(v)工程(i)~(iv)を少なくとも2回繰り返す工程であって、工程(iv)で得られた前記第1の相が、工程(i)における前記溶液として使用される工程、
を含む、プロセス。 A process for removing fluoroorganic acidic compounds from a solution comprising at least one protic solvent comprising the steps of:
(i)
a. a solution comprising at least one fluoroorganic acidic compound containing less than 15 carbon atoms and at least one protic solvent, the solution having a pH value of up to 4;
b. forming a mixture with an extraction composition comprising at least one trialkylamine and at least one organic solvent;
(ii) reacting the fluoroorganic acidic compound with the trialkylamine to form a hydrophobic ionic compound comprising an anion of the fluoroorganic acidic compound and a cation of the trialkylamine;
(iii) forming said mixture, in a first phase, said at least one protic solvent and up to 50% by weight of the total amount of said at least one fluoro, which was initially present in said solution in step (i); separating into a first phase comprising an organic acidic compound and a second phase comprising said at least one organic solvent and said hydrophobic ionic compound;
(iv) removing said second phase from said first phase; and (v) repeating steps (i)-(iv) at least twice, said wherein a first phase is used as said solution in step (i);
process, including
NR1R2R3 (I)
[式中、R1、R2、及びR3は、同じであっても異なっていてもよく、R1、R2、及びR3のうちの少なくとも1つは、任意にヘテロ原子を含んでもよい、直鎖状又は分枝鎖状、飽和若しくは不飽和の炭素基である]により表されるアミンである、請求項1~7のいずれか一項に記載のプロセス。 The at least one trialkylamine is an amine of formula (I):
NR 1 R 2 R 3 (I)
[wherein R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 may optionally contain a heteroatom; The process according to any one of claims 1 to 7, wherein the amine is a linear or branched, saturated or unsaturated carbon group.
A process according to any one of the preceding claims, wherein said process is a continuous process for extracting fluorinated compounds from a solvent stream, preferably a water stream.
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